Scm-5分子篩及其製備方法

2023-05-05 15:21:56

Scm-5分子篩及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種SCM-5分子篩及其製備方法，主要解決現有技術中未涉及的新結構的多孔材料，本發明提供一種新的SCM-5分子篩，通過採用包含如下摩爾比的化學組成： XO2 n Y2O3 ，其中X為矽或鍺，Y為鋁、硼、鎵、鐵等元素中的至少一種，0.0≤n≤0.40；所述的SCM-5分子篩的晶面間距在d=11.20±1.0?，7.35±0.20?，d=5.50±0.15?，d=3.60±0.10?，以及d=3.39±0.04?處出現X射線衍射峰的極大值的技術方案，較好地解決了該技術問題；製得的SCM-5分子篩在重油的催化裂化和有機分子的異構化反應方面具有較好的應用前景。
【專利說明】SCM-5分子篩及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種SCM-5分子篩及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 沸石分子篩為一種結晶的矽酸鹽材料，其中的矽元素也可以被其它元素，特別是 一些三價或四價元素如Al, B，Ga, Ge等部分取代，由於其結構和化學性質上的一些特殊 性，沸石分子篩在催化，吸附以及離子交換等領域都具有廣泛應用。決定分子篩應用性能的 一個關鍵因素是其孔道或者籠穴特徵，而這些特徵是由分子篩的本徵晶體結構所決定的， 因而獲得新晶體結構的分子篩對於開拓分子篩的應用來說具有非常重要的意義。
[0003] -些分子篩可以從自然界中獲得，然而，大部分在催化領域獲得實際應用的分子 篩都是通過人工合成的方法來獲得。水熱合成法是最常用的合成分子篩的方法，一些在工 業上具有重要應用的分子篩，比如A型分子篩，X型分子篩，Y型分子篩，ZSM-5分子篩等等 都可以通過水熱合成法得到。一個典型的水熱合成法的主要步驟是首先將矽源，鋁源，結構 導向劑，鹼和水均勻混合，得到初始溶膠，然後再將該溶膠置於反應釜中，密閉後在一定的 溫度和自身壓力下進行晶化反應。
[0004] 但也有文獻或者專利報導，通過層狀材料在高溫下的固體轉化也可以獲得分子 篩，如US4954325通過焙燒層狀材料的前驅體MCM-22P獲得了結晶分子篩MCM-22,該分 子篩已被發現在芳經的燒基化反應具有優異的催化性能。文獻（J. Chem. Soc.，Chem. Commun.，1995，2187-2188)通過層狀前驅體材料的高溫轉晶獲得了具有FER結構的沸石 分子篩。文獻（Microporous and Mesoporous Materials·, 2008，110，488-500)通過對 層狀的TMA-RUB-18預先進行酸化處理後獲得了 RWR型的沸石分子篩。文獻（Mircoporous and Mesoporous Materials.，2006，90，87-101)報導了一種含脈嚷的 EU-19 層狀娃 酸鹽材料在l〇〇〇°C的空氣中焙燒可以轉化為EU-20b分子篩。文獻（Microporous and Mesoporous Materials·, 2005，83 ,201-211)則發現焙燒烷基銨陽離子插層的RUB-18層 狀矽酸鹽可以獲得RUB-24分子篩。
[0005] 通過層狀材料的轉化來合成分子篩的特徵之一是產品的含鈉量低，因此它可以不 經過離子交換步驟而直接被作為酸性催化劑來使用，特徵之二是分子篩與其前驅體在形貌 上具有一定的繼承性，由於層狀材料通常都具有薄片狀的形貌，因而通過它所獲得的分子 篩也具有片狀形貌，即在某一特定方向為納米尺度，從而具有較佳的擴散性能，特徵之三是 由於層狀材料的結構對於外部環境比較敏感，因此對它進行不同的後處理方式易於得到變 化多樣的晶體結構形式。
[0006] Magadiite是一種層狀的矽酸鹽材料，它的分子式為Na2O · HSiO2 · IOH2O, Magadiite自身的結構在高溫下不夠穩定，從而限制了它的實際應用。本發明通過對 Magadiite酸化後進行高溫處理，獲得了 SCM-5分子篩，目前，尚未發現具有與SCM-5分子 篩相同X射線衍射晶體結構的材料。


【發明內容】

[0007] 本發明所要解決的技術問題之一是提供一種現有技術中未涉及的新的SCM-5分 子篩多孔材料。該SCM-5分子篩多孔材料具有較大的微孔孔徑和較高的熱穩定性。
[0008] 本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的多孔 材料的合成方法。
[0009] 為解決上述技術問題之一，本發明採用的技術方案如下：一種SCM-5分子篩，包 含如下摩爾比的化學組成:/?:/77/?，其中X為矽或鍺，Y為鋁、硼、鎵、鐵等元素中的至少 一種，0· 0彡η彡0· 40,所述的SCM-5分子篩晶面間距在d=ll· 20±1· ΟΑ, 7. 35±0· 20 A, d=5. 50±0· 15 A, d=3. 60±0· 10 A,以及d=3. 39±0· 04 A處出現X射線衍射峰的極大值。
[0010] 上述技術方案中所述的SCM-5分子篩包含摩爾比為XO2 :ηΥ203的化學組成，其中η 優選為〇· 02彡η彡（λ 30。
[0011] 上述技術方案中所述的SCM-5分子篩包含如下表所示的X射線衍射圖譜：

【權利要求】
1. 一種SCM-5分子篩，包含如下摩爾比的化學組成其中X為矽或鍺，Y 為鋁、硼、鎵、鐵等元素中的至少一種，0.O<η< 0. 40,所述的SCM-5分子篩晶面間距在 d=lL20±L0A，7.35±0.20A，d=5.50±(X15A，d=3.60±(X10A，#&d=3.39±(X04 A處出現X射線衍射峰的極大值。
2. 根據權利要求1所述的SCM-5分子篩，其特徵在於具有摩爾比為XO2 :ηΥ203的SCM-5 分子篩中，〇. 02 <η< 0. 30。
3. 根據權利要求1所述的SCM-5分子篩，其特徵在於所述的SCM-5分子篩包含如下所 示的X射線衍射圖譜：
X射線衍射的入射線為CuKa1。
4. 權利要求1所述的SCM-5分子篩的製備方法，包括如下幾個步驟： a) 將矽源或鍺源XO2，雜原子源Y2O3，鹼性物質Α，有機物R，鹼金屬鹽S和水均勻混合， 得到摩爾組成為IOXO2: (0·0?3·5)Υ203: (0.5-2.8)A: (0.05-5)R: (0.05-5)S: (85-400) H2O的初始溶膠； b) 將初始溶膠轉移到反應釜中於自生壓力下晶化，溫度為125~185°C，晶化時間為 1(Γ?60小時，產物經洗漆分離得到層狀娃酸鹽Magadiite; c) 將層狀娃酸鹽Magadiite與0. 05、mol/L的酸溶液按照Ig/(5?100)ml的固液比在 8?80°C下攪拌Γ40小時，過濾後進行乾燥，得到酸處理過的Magadiite; d) 將酸處理過的Magadiite於50(T800°C焙燒2-12小時，得到SCM-5沸石分子篩； 其中，矽源選自矽溶膠，固體矽膠，氣相白炭黑，無定形二氧化矽或有機矽脂中的至少 一種，鍺源為氧化鍺；鹼性物質A為選自氧化鋰，氧化鈉、氧化鉀、氧化銫，氫氧化鋰，氫氧化 鈉，氫氧化鉀，氫氧化銣和氫氧化銫中的至少一種；鹼金屬鹽S選自鹼金屬元素的草酸鹽、 硫酸鹽、乙酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽,磷酸鹽和滷化物中的至少一種；有機物R為冠醚、聚乙二 醇和多甘醇二甲醚中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的SCM-5分子篩的製備方法，其特徵在於初始溶膠的摩爾配比 為10父02:(0 . 02?2.5)丫203:(0.6?2.4)鹼性物質八：（1.0?5.0)有機物1?:(1.0?5.0)鹼 金屬鹽S: (85?300)H20。
6. 根據權利要求4所述的SCM-5分子篩的製備方法，其特徵在於初始溶膠產物在 135?175°C下水熱晶化12?150小時。
7. 根據權利要求4所述的SCM-5分子篩的製備方法，其特徵在於Magadiite的酸處理 溫度為l(T6〇°C，處理時間為6?40小時；焙燒溫度為55(T750°C，焙燒時間為2-10小時。
8. 根據權利要求4所述的SCM-5分子篩的製備方法，其特徵在於酸為鹽酸，硫酸，醋酸， 硝酸，草酸和檸檬酸中的至少一種。
9. 根據權利要求4所述的SCM-5分子篩的製備方法，其特徵在於有機物R的平均分子 量介於200至1000之間。
10.根據權利要求4所述的SCM-5分子篩的製備方法，其特徵在於初始溶膠的摩爾配比 為10父02:(0.2?2.5)丫203:(0.6?2.4)鹼性物質八：（1.0?4.0)有機物1?:(1.0?5.0)鹼金 屬鹽S: (85~200)H20;初始溶膠產物在14(Tl70°C下水熱晶化15~100小時；有機物R的平 均分子量介於300至800之間。
【文檔編號】C01B39/02GK104445246SQ201310435153
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】袁誌慶, 滕加偉, 何欣, 楊為民 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院